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1 CAPITOLO 5 SINTESI PROTEICA E CODICE GENETICO LIGUORI EDITORE.

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Presentazione sul tema: "1 CAPITOLO 5 SINTESI PROTEICA E CODICE GENETICO LIGUORI EDITORE."— Transcript della presentazione:

1 1 CAPITOLO 5 SINTESI PROTEICA E CODICE GENETICO LIGUORI EDITORE

2 2 Questa opera è protetta dalla Legge sul diritto dautore (Legge n. 633/1941: Tutti i diritti, in particolare quelli relativi alla traduzione, alla citazione, alla riproduzione in qualsiasi forma, alluso delle illustrazioni, delle tabelle e del materiale software a corredo, alla trasmissione radiofonica o televisiva, alla registrazione analogica o digitale, alla pubblicazione e diffusione attraverso la rete Internet sono riservati, anche nel caso di utilizzo parziale. La riproduzione di questa opera, anche se parziale o in copia digitale, è ammessa solo ed esclusivamente nei limiti stabiliti dalla Legge ed è soggetta allautorizzazione scritta dellEditore. La violazione delle norme comporta le sanzioni previste dalla legge. Il regolamento per luso dei contenuti e dei servizi presenti sul sito della Casa Editrice Liguori è disponibile al seguente indirizzo: Lutilizzo in questa pubblicazione di denominazioni generiche, nomi commerciali e marchi registrati, anche se non specificamente identificati, non implica che tali denominazioni o marchi non siano protetti dalle relative leggi o regolamenti. Liguori Editore - I Napoli © 2008 by Liguori Editore, S.r.l. Tutti i diritti sono riservati Prima edizione italiana Settembre 2008 Barcaccia, Gianni : Genetica e genomica. Vol. I. Genetica generale/Gianni Barcaccia, Mario Falcinelli Napoli : Liguori, 2008 ISBN – 207 – DNA ed ereditarietà 2. Mappe genetiche I. Titolo Aggiornamenti

3 3 5.2 DOGMA CENTRALE DELLA GENETICA MOLECOLARE Figura 5.1 Dogma centrale della genetica molecolare.

4 4 5.2 DOGMA CENTRALE DELLA GENETICA MOLECOLARE Figura 5.2 Compartimenti della cellula vegetale interessati alla trascrizione e alla sintesi proteica.

5 5 Figura 5.3a Meccanismo di allungamento del filamento di RNA durante il processo di trascrizione (da: P.J.Russell 1998, modificata). 5.3 TRASCRIZIONE DELLRNA

6 6 Figura 5.3b Esempio di sequenza nucleotidica di DNA e di quella dellRNA risultante dalla sua trascrizione. 5.3 TRASCRIZIONE DELLRNA

7 7 Figura 5.4 Bolla di trascrizione (A) e fasi della trascrizione (B) (da: R.J. Brooker 1999, modificata). 5.3 TRASCRIZIONE DELLRNA

8 8 Tabella 5.1 Tipi di RNA ribosomale di procarioti ed eucarioti, con informazioni riguardanti la lunghezza approssimativa in nucleotidi e la subunità ribosomica di localizzazione. 5.3 TRASCRIZIONE DELLRNA TIPI DI ACIDI RIBONUCLEICI E DI RNA POLIMERASI

9 9 Figura 5.5 Struttura dei ribosomi procariotici ed eucariotici. 5.3 TRASCRIZIONE DELLRNA TIPI DI ACIDI RIBONUCLEICI E DI RNA POLIMERASI

10 10 Figura 5.6a Struttura della molecola di un RNA di trasferimento (tRNA) (da: R.J. Brooker 1999, modificata). 5.3 TRASCRIZIONE DELLRNA TIPI DI ACIDI RIBONUCLEICI E DI RNA POLIMERASI

11 11 Figura 5.6b Rappresentazione del tRNA per la fenilalanina (tRNA Phe ) di frumento (da: R.J. Brooker 1999, modificata). 5.3 TRASCRIZIONE DELLRNA TIPI DI ACIDI RIBONUCLEICI E DI RNA POLIMERASI

12 12 Figura 5.7 Azione dellenzima aminoacil-tRNA sintetasi. 5.3 TRASCRIZIONE DELLRNA TIPI DI ACIDI RIBONUCLEICI E DI RNA POLIMERASI

13 13 Figura 5.8 Rappresentazioni schematiche dellorganizzazione discontinua dei geni eucariotici: ovoalbumina di pollo (A) e emoglobina di topo (B) aventi, rispettivamente, sette introni ed un introne. 5.3 TRASCRIZIONE DELLRNA TIPI DI ACIDI RIBONUCLEICI E DI RNA POLIMERASI

14 14 Figura 5.9 Azione della RNA polimerasi nella trascrizione di un gene. 5.3 TRASCRIZIONE DELLRNA TIPI DI ACIDI RIBONUCLEICI E DI RNA POLIMERASI

15 15 Tabella 5.2 Proprietà delle RNA polimerasi degli eucarioti. 5.3 TRASCRIZIONE DELLRNA TIPI DI ACIDI RIBONUCLEICI E DI RNA POLIMERASI

16 16 Figura 5.10 Organizzazione di un gene eucariotico: unità di trascrizione. 5.3 TRASCRIZIONE DELLRNA CONCETTO DI GENE COME UNITÀ DI TRASCRIZIONE E MECCANISMO DI TRASCRIZIONE

17 17 Figura 5.11 Struttura tipica di un promotore riconosciuto dalla RNA polimerasi II (A); esempi di organizzazione di alcuni promotori eucariotici contenenti gli elementi TATA, CAAT e GC (B). 5.3 TRASCRIZIONE DELLRNA CONCETTO DI GENE COME UNITÀ DI TRASCRIZIONE E MECCANISMO DI TRASCRIZIONE

18 18 Figura 5.12 Fasi di formazione del complesso proteico comprendente i fattori di trascrizione necessari per lazione della RNA polimerasi (da: D.P. Snustad e M.J. Simmons 1997, modificata). 5.3 TRASCRIZIONE DELLRNA CONCETTO DI GENE COME UNITÀ DI TRASCRIZIONE E MECCANISMO DI TRASCRIZIONE

19 19 Figura 5.13 Modificazioni principali che subiscono i precursori dei trascritti genici degli eucarioti: aggiunta del cappuccio di 7-metil guanosina in 5, rimozione degli introni (splicing) nella regione codificante e poliadenilazione in 3. CONCETTO DI GENE COME UNITÀ DI TRASCRIZIONE E MECCANISMO DI TRASCRIZIONE 5.3 TRASCRIZIONE DELLRNA

20 20 Figura 5.14a,b Sequenze consenso per lo splicing del pre-mRNA negli eucarioti superiori (A); meccanismo di rimozione degli introni dal pre-mRNA (B). MECCANISMO DI SPLICING 5.3 TRASCRIZIONE DELLRNA

21 21 Figura 5.14c Rappresentazione schematica di uno spliceosoma: ogni ribonucleoproteina (U1, U2, U3, U4, U5 e U6) è costituita da snRNA e proteine specifiche. MECCANISMO DI SPLICING 5.3 TRASCRIZIONE DELLRNA

22 22 Figura 5.15 Schema del processo di auto-splicing. MECCANISMO DI SPLICING 5.3 TRASCRIZIONE DELLRNA

23 23 Figura 5.16 Molecola di mRNA maturo. MECCANISMO DI SPLICING 5.3 TRASCRIZIONE DELLRNA

24 24 Figura 5.17 Struttura dei 20 amminoacidi. MECCANISMO DI SPLICING QUADRO 5.1 – AMMINOACIDI 5.3 TRASCRIZIONE DELLRNA

25 25 Figura 5.18 Ipotesi di Gamow sulla esistenza di un codice genetico a tre lettere (triplette). 5.4 CODICE GENETICO

26 CODICE GENETICO Figura 5.19 Reazione catalizzata dalla polinucleotide fosforilasi (A); esperimento di Nirenberg e Matthaei: relazione esistente tra nucleotidi e amminoacidi (B).

27 27 Figura 5.20 Effetto delle mutazioni singole (A), doppie (B) e triple (C) sul codice di lettura a triplette. 5.4 CODICE GENETICO

28 28 Figura 5.21 Sintesi proteica in vitro con sistemi acellulari attivati usando RNA artificiali in presenza di amminoacidi (A). Corrispondenza tra triplette e singoli amminoacidi: esempio di calcolo (B). 5.4 CODICE GENETICO

29 29 Figura 5.22 Corrispondenza fra triplette e amminoacidi: saggio di legame ai ribosomi. 5.4 CODICE GENETICO

30 30 Figura 5.23 Codice genetico: ogni codone è specificato dalle lettere risultanti dalla combinazione di quelle presenti sul 1°, 2° e 3° asse ed è scritto così come appare nellmRNA in direzione CODICE GENETICO

31 31 Figura 5.24 ORF di 648 nucleotidi del gene di erba medica codificante per la proteina Mob di 215 amminoacidi. 5.4 CODICE GENETICO

32 32 Tabella 5.3 Vacillamento dellanticodone: possibili combinazioni di appaiamento. 5.4 CODICE GENETICO

33 33 Figura 5.25 Esempi di appaiamento per vacillamento: due diversi codoni per la leucina (A) possono essere riconosciuti da identici tRNA così come tre diversi codoni per la glicina (B). 5.4 CODICE GENETICO

34 34 Figura 5.26 Codice genetico: conseguenza di mutazioni puntiformi sul tipo di amminoacido specifico dal codone. 5.4 CODICE GENETICO

35 35 Figura 5.27 Relazione tra codogeni, codoni e anticodoni. 5.4 CODICE GENETICO

36 36 Figura 5.28 Rappresentazione schematica della sintesi proteica (da: R.J. Brooker 2000, modificata). 5.5 SINTESI PROTEICA

37 37 Tabella 5.4 Elenco dei fattori proteici di inizio, allungamento e rilascio della catena polipeptidica di procarioti ed eucarioti. 5.5 SINTESI PROTEICA

38 38 Figura 5.29 Legame peptidico e proprietà di una catena polipeptidica. 5.5 SINTESI PROTEICA

39 39 Figura 5.30 Poliribosoma (da P.J. Russell 1988, modificata). 5.5 SINTESI PROTEICA

40 40 Figura 5.31 Struttura delle proteine (da R.J. Brooker 1999, modificata). 5.6 ORGANIZZAZIONE E SMISTAMENTO DELLE PROTEINE

41 41 Figura 5.32 Smistamento delle proteine nella cellula (da: R.J. Brooker 1999, modificata). 5.6 ORGANIZZAZIONE E SMISTAMENTO DELLE PROTEINE

42 42 Figura 5.33a Componenti delloperone. 5.7 REGOLAZIONE DELLESPRESSIONE GENICA E AVVICENDAMENTO PROTEICO REGOLAZIONE GENICA NEI PROCARIOTI

43 43 Figura 5.33b Siti di legame di una proteina regolatrice di geni. REGOLAZIONE GENICA NEI PROCARIOTI 5.7 REGOLAZIONE DELLESPRESSIONE GENICA E AVVICENDAMENTO PROTEICO

44 44 Figura 5.34 Formazione di complessi di attivazione o di repressione della trascrizione: (A) repressore-induttore (inattivo); (B) repressore-corepressore (attivo); (C) attivatore-induttore (attivo); (D) attivatore-corepressore (inattivo). REGOLAZIONE GENICA NEI PROCARIOTI 5.7 REGOLAZIONE DELLESPRESSIONE GENICA E AVVICENDAMENTO PROTEICO

45 45 Figura 5.35 Sistema inducibile a controllo negativo (A). Sistema inducibile a controllo positivo (B). REGOLAZIONE GENICA NEI PROCARIOTI 5.7 REGOLAZIONE DELLESPRESSIONE GENICA E AVVICENDAMENTO PROTEICO

46 46 Figura 5.36 Sistema reprimibile a controllo negativo (A). Sistema reprimibile a controllo positivo (B). REGOLAZIONE GENICA NEI PROCARIOTI 5.7 REGOLAZIONE DELLESPRESSIONE GENICA E AVVICENDAMENTO PROTEICO

47 47 Figura 5.37 Operone lac di E. coli. REGOLAZIONE GENICA NEI PROCARIOTI 5.7 REGOLAZIONE DELLESPRESSIONE GENICA E AVVICENDAMENTO PROTEICO

48 48 Figura 5.38 Operone trp di E. coli. REGOLAZIONE GENICA NEI PROCARIOTI 5.7 REGOLAZIONE DELLESPRESSIONE GENICA E AVVICENDAMENTO PROTEICO

49 49 Figura 5.39 Reazione di metilazione per azione della DNA metilasi. REGOLAZIONE GENICA NEGLI EUCARIOTI 5.7 REGOLAZIONE DELLESPRESSIONE GENICA E AVVICENDAMENTO PROTEICO

50 50 Figura 5.40a Mappa delle modificazioni degli istoni (histone code) (da: J. Clayton e C. Dennis 2003, modificata). QUADRO 5.2 – ACETILAZIONE DELLE PROTEINE ISTONICHE DEL DNA REGOLAZIONE GENICA NEGLI EUCARIOTI 5.7 REGOLAZIONE DELLESPRESSIONE GENICA E AVVICENDAMENTO PROTEICO

51 51 Figura 5.40b Meccanismo di formazione di stati della cromatina attivi e inattivi in termini trascrizionali (da: J. Clayton e C. Dennis 2003, modificata). QUADRO 5.2 – ACETILAZIONE DELLE PROTEINE ISTONICHE DEL DNA REGOLAZIONE GENICA NEGLI EUCARIOTI 5.7 REGOLAZIONE DELLESPRESSIONE GENICA E AVVICENDAMENTO PROTEICO

52 52 Figura 5.41 Livelli di controllo dellespressione genica negli eucarioti. REGOLAZIONE GENICA NEGLI EUCARIOTI 5.7 REGOLAZIONE DELLESPRESSIONE GENICA E AVVICENDAMENTO PROTEICO

53 53 Figura 5.42 Fattori di regolazione della trascrizione: fattori di attivazione (A) e di repressione (B) (da: R.J. Brooker 1999, modificata). REGOLAZIONE GENICA NEGLI EUCARIOTI 5.7 REGOLAZIONE DELLESPRESSIONE GENICA E AVVICENDAMENTO PROTEICO

54 54 Figura 5.43 Esempi di proteine di legame al DNA regolatrici della espressione genica: interazione proteina-proteina (A) e modificazione post-traduzionale, come ad esempio, fosforilazione (B); azione di una molecola effettrice, come ad esempio un ormone (C) (da R.J. Brooker, 1999, modificata). REGOLAZIONE GENICA NEGLI EUCARIOTI 5.7 REGOLAZIONE DELLESPRESSIONE GENICA E AVVICENDAMENTO PROTEICO

55 55 Figura 5.44 Ormoni delle piante. REGOLAZIONE GENICA NEGLI EUCARIOTI 5.7 REGOLAZIONE DELLESPRESSIONE GENICA E AVVICENDAMENTO PROTEICO

56 56 Figura 5.45 Elementi di controllo ARE. REGOLAZIONE GENICA NEGLI EUCARIOTI 5.7 REGOLAZIONE DELLESPRESSIONE GENICA E AVVICENDAMENTO PROTEICO

57 57 Figura 5.46 Mutanti omeotici di Drosophila (A) e di Arabidopsis (B). REGOLAZIONE GENICA NEGLI EUCARIOTI 5.7 REGOLAZIONE DELLESPRESSIONE GENICA E AVVICENDAMENTO PROTEICO

58 58 Figura 5.47 Schema sinottico di classificazione della famiglia degli RNA. 5.7 REGOLAZIONE DELLESPRESSIONE GENICA E AVVICENDAMENTO PROTEICO REGOLAZIONE GENICA NEGLI EUCARIOTI QUADRO 5.3 – IL GRANDE MONDO DEI PICCOLI RNA

59 59 Figura 5.48 È sempre più evidente che le due classi di small RNA coinvolte nel silenziamento genico, i micro RNA (miRNA) e gli short interfering RNA (siRNA), vengono prodotte da uno stesso meccaniscmo molecolare. Il processamento del precursore a forcina del miRNA o dei lunghi RNA a doppio filamento (dsRNA) richiede lenzima Dicer e produce un RNA a singolo filamento di nucleotidi. Questo piccolo RNA si lega all RNA-induced silencing complex (RISC) e si dirige verso lmRNA bersaglio. A questo punto il meccanismo si diversifica. Il miRNA si lega allmRNA bersaglio ma le piccole differenze tra i due filamenti fanno sì che questi formino una protuberanza impedendo allmRNA di essere tradotto in proteina. Gli siRNA, invece, si appaiano in modo perfetto con lmRNA bersaglio e lo marcano per la degradazione. 5.7 REGOLAZIONE DELLESPRESSIONE GENICA E AVVICENDAMENTO PROTEICO REGOLAZIONE GENICA NEGLI EUCARIOTI QUADRO 5.3 – IL GRANDE MONDO DEI PICCOLI RNA


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